В Г Клименко - Загальна гідрологія - страница 12

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23 

Суфозійні улоговини виникають внаслідок осідань, викликаних вими­ванням підземними водами із ґрунту дрібних часток і цементуючих речовин. Ці озера поширені в степових і лісостепових районах (наприклад на півдні За­хідного Сибіру).

Еолові улоговини утворюються внаслідок дії вітру в міждюнних знижен­нях або в улоговинах видування. Це озера Прибалтики, Казахстану, Середньої Азії.

Метеоритні улоговини виникли внаслідок падіння метеоритів (оз. Каалі в Естонії).

Органогенні улоговини утворюються на торфових болотах. П. За розміром поверхні дзеркала води озера поділяють на:

1)    дуже великі - із площею (F) більше 1 000 км ;

2

2)    великі - із площею від 101 до 1 000 км ;

3)    середні - із площею від 10 до 100 км ;

4)    малі - із площею менше 10 км .

Ш. За ступенем сталості озера бувають постійні та тимчасові (запов­нюються водою лише у зволожені періоди року).

IV.   За географічним положенням озера підрозділяють на інтразональ-
ні,
які знаходяться у тій же географічній зоні, що й водозбір озера, і полізона-
льні,
водозбір яких розташований у декількох географічних зонах. Малі озера
на рівнинах, як правило, інтразональні, великі озера зазвичай полізональні.
Полізональні також і гірські озера, водозбір яких розташований у декількох ви-
сотних ландшафтних зонах.

V.  За характером водообміну озера поділяються на безстічні та стічні.
Безстічні озера - це озера, які не мають ні поверхневого, ні підземного

стоку, а витрачають воду лише на випаровування. Це Каспійське та Аральське море, озера Іссик-Куль, Балхаш, Чад та ін.

Стічні озера - це озера, із поверхні яких вода витрачається на поверхне­вий, підземний стік та на випаровування. Це озера Байкал, Онезьке, Ладозьке таін. Серед стічних озер виділяються проточні озера - це озера, через які здійс­нюється транзитний стік річок. Це озера Чудське, Зайсан, Сарезьке.

Окрему групу складають озера з перемінним стоком - це озера, які ма­ють стік під час водопілля та паводків, а в межень належать до безстічних озер, бо водотоки, які з них витікають, пересихають.

VI За співвідношенням складових витратної частини рівняння водно­го балансу всі озера, згідно Б.Б.Богословського, поділяють на дві групи: стоко­ві - це озера, у яких стік перевищує випаровування з їхньої поверхні - уст > 7оз, випаровуючі, у яких випаровування перевищує стік - уст < 7оз. Стокові озера, характерні для зони достатнього й надмірного зволоження, а випаровуючі - для зон недостатнього зволоження.

VII. За співвідношенням складових прибуткової частини рівняння во­дного балансу озера поділяють на три типи: приточні, коли притік із водозбору переважає над опадами (упр > хоз), нейтральні, коли притік із водозбору ~ опа­дам (упр ~ хоз), дощові, коли опади переважають над притоком (упр < хоз).

УШ. За ступенем солоності озера поділяють на прісні - уміст солі до 1г/кг (або 1 %о); солонуваті - солоність від 1 до 25 (розташовані в зоні сте­пів та напівпустель); солоні - уміст солі дорівнює солоності вод Світового оке­ану (від 25 до 50 %о) та соляні, або мінеральні - солоність понад 50 %о.

IX.  За хімічним складом води озера поділяють на три групи: гідрокар-
бонатні, із переважанням іонів НСО 3 (більшість прісних озер); сульфатні, із
переважанням сірчаних сполук (характерні такі води для солонуватих озер) і
хлоридні, із переважанням іонів СГ (такі води характерні для солоних озер).

X.  За умовами живлення водних організмів (трофічними умовами) озе-
ра
поділяють на:

оліготрофні - це глибокі озера, які бідні на рослинний планктон та по­живні речовини, із незначною мінералізацією (окрім кальцію) і рівномірним ро­зподілом кисню влітку та взимку;

евтрофні озера - це водойми з великим умістом поживних речовин; за­звичай неглибокі, добре прогріваються влітку, із великим умістом органічних речовин та зі зменшенням кисню до дна;

дистрофні озера - це озера, які бідні на поживні речовини; поширені в сильно заболочених районах; мінералізація води незначна, вміст кисню зниже­ний, тому що витрачається на окислення органічних речовин;

мезотрофні озера - це озера із середніми трофічними умовами.

 

5.2. Морфологія і морфометрія озер

Основні морфологічні елементи озера:

улоговина - природне зниження земної поверхні різного походження, в межах якої і розташоване озеро;

озерне ложе - найбільш знижена частина озерної улоговини, яка запов­нюється водою при максимальному підвищенні рівня. Воно поділяється на дві основні області: бберегову област ь, у якій переважають процеси руйнування гірських порід, які складають улоговину; глибинну област ь, у якій відклада­ються продукти руйнування.У береговій області виділяються три зони: берег, узбережжя та берегову відмілину.


Берег- це частина озерного схилу, що оточує озеро з усіх боків і не за­знає впливу хвиль (рис. 12.).

Узббережжя - це суха частина, котра зазнає впливу хвиль; заливна части­на, яка вкривається водою при високих рівнях, і підводна частина, яка завжди вкрита водою.

Берегова відмілина - закінчується підводним схилом, і є межею між схи­лом і дном озерного ложа; верхня частина берегової відмілини відповідає ниж­ній межі впливу на берегову область хвильового прибою.

Часто узбережжя і берегову відмілину називають літораллю - це мілко­воддя. За мілководдям знаходиться підводний схил (або сублітораль) - розта­шований між літораллю і профундаллю. Профундаль або глибинна область за­ймає найглибшу частину дна, якої хвилювання не досягає.

Морфомет ричними характ ерист иками озера називаються абсолютні й відносні величини, які характеризують форму й розміри озерної улоговини та кількість води, що її заповнює. До них належать:

1.    Площа озера або поверхня дзеркала води характеризує площу водної поверхні Боз, яка залежить від зміни рівня води і визначається за картою плані­метром або палеткою.

2.    Довжина озера - найкоротша відстань між найбільш віддаленими точ­ками його берегової лінії. Ця лінія може бути прямою або кривою.

3.    Ширина озера Воз - відстань між протилежними берегами озера. Найбі­льша ширина Bmax визначається як найбільший перпендикуляр до лінії довжини озера, а середня ширина Всер - це відношення площі озера Боз до довжини L:

4.    Всер = F/L.Довжина берегової лінії Ьбер - довжина урізу води, вимірюється цирку­лем або курвіметром.

5.    Глибина озера гіоз - це відношення об'єму води до площі дзеркала:

Поз = Юоз.

6.    Ступінь порізаност і берегової лінії(к)- відношення довжини берегової

лінії L до довжини кола L1 із площею, яка дорівнює площі озера Боз:

к = L

2 W Гоз/ п '

7.    Зміна об'єму і площі озера залежить від зміни положення рівня води (глибини) в озері. При підвищенні рівня води відповідно збільшується площа озера та об'єм води в ньому і навпаки.

 

5.3. Водний баланс озер Водний баланс - це рівновага, яка існує між зміною об'єму води в озері за певний час і кількістю води, що надходить до озера і витрачається за той же час.

Складовими прибуткової частини водного балансу озера є атмосферні опади (х), поверхневий притік (упов), конденсація водяної пари на дзеркало озе­ра ^конд), підземний притік опр). Складовими витратної частини водного бала­нсу стокових озер є поверхневий стік з озера (уст), підземний стік (фільтрація) з озера ост), випаровування з поверхні озера (Z^). Зміна запасів води в озері по­значається через ±Au.

Отже рівняння водного балансу для стокових озер має такий вигляд:

х + упов + Юпр + ■^онд    уст +          + Юст ±Au.

Для безстічних озер рівняння водного балансу має такий само вигляд, але без поверхневого стоку з озера.

Величина окремих елементів водного балансу і співвідношення між ними залежать від кліматичних умов, характеру водообміну, розмірів улоговини озе­ра та його водозбірної площі.

 

5.4. Коливання рівня води в озерах

Коливання рівня води в озерах із причин, що викликають їх, можна поді­лити на дві групи:

1)        коливання рівня води в озерах, що спричиняються зміною співвід-
ношення елементів водного балансу, тобто зміною водної маси озера;

2)  коливання рівня води в озерах, які не пов'язані зі зміною водної маси,
тобто ті, які відбуваються при постійному об'ємі водної маси, це так звані де-
нівеляції.

Коливання рівня першої групи пов'язані перш за все з кліматичними при­чинами і тому зміна рівня як і кліматичні зміни можуть бути віковими, багато­річними та сезонними.

Коливання рівня другої групи пов'язані перш за все зі згінно-нагінними денівеляціями рівня, обумовлені вітрами або сейшовими коливаннями. Такі коливання мають короткочасний характер.Вікові та багаторічні коливання рівня озер. Головна причина таких коливань - кліматична, тому вивчення вікових і багаторічних коливань рівня озер може служити і непрямим доказом існування кліматичних змін зволоже­ності території.

Загальновідомі вікові й багаторічні коливання рівня Каспійського й Азов­ського морів, обумовлені як кліматичними, так і антропогенними факторами.

Сезоні коливання рівня озер. Ці коливання також пов'язані переважно зі змінами складових водного балансу озер. Підвищення рівня озер відбувається в період підвищеного притоку вод в озера, обумовленого типом внутрірічного річкового стоку.

Величина сезонного коливання рівня озера залежить від площі поверхні озера і питомого водозбору: із зменшенням площі озера й збільшенням питомо­го водозбору вона збільшується.

Короткочасні коливання рівня озер. Коливання рівня цього виду мо­жуть бути обумовлені згінно-нагінними явищами, сейшами, коливаннями атмо­сферного тиску.

Вплив вітру викликає підвищення рівня води у навітряного (нагін) і зни­ження рівня води у підвітряного (згін) берега. При тривалому стійкому вітрі виникає перекіс водної поверхні з уклоном у бік, протилежний напряму вітру.

Нерівномірний розподіл атмосферного тиску також створює перекіс рівня води. При цьому рівень води веде себе як "зворотний барометр", підвищується при зниженні і знижується при підвищенні атмосферного тиску.

Після припинення дії вітру або вирівнювання градієнтів атмосферного тиску маса води в озері, прагнучись повернутися до стану рівноваги, починає випробувати поступово загасаючі коливання руху - сеййші. Пункти, де коливан­ня рівня максимальні, називаються пучностями, а де рівень незмінний - вузла­ми.

 

5.5. Рух озерної води

Рух озерної води може бути коливальним (сейші, хвилі) або поступаль­ним (течії, згони, нагони, перемішування). У природі ці два види руху спостері­гаються одночасно.

Хвилювання на озерах

Один із найпоширеніших видів коливального руху води є хвилювання, яке виникає під впливом вітру. За зовнішньою формою хвилі зазвичай бувають тримірні та двомірні. Неправильні, тримірні хвилі (добре виражений фронт хвилі відсутній), більш стрімкі, ніж на морі. Правильні або двомірні хвилі, які з'являються на воді під час слабкого вітру з незначним періодом і дуже малими розмірами. Це - капілярні хвилі, або брижі. В усіх послідуючих стадіях розви­тку вітрові хвилі є гравітаційними. Хвилі, які поширюються на водній поверхні за інерцією (після закінчення вітру або ті, що виходять із зони його впливу), на­зиваються хвилями зябі Зяб на озерах спостерігається рідко, переважно на ве­ликих озерах (на Ладозькому, Іссик-Кульському).

Крутість хвилі - це відношення висоти хвилі до її довжини. Довжина хвилі- це відстань між двома вершинами або двома улоговинами. Висот а хви­лі - це різниця між двома вершинами або улоговинами. Навітряний схил хвилі крутіший, ніж підвітряний.

Висота хвилі на озерах менша, ніж на морях та океанах. Максимальна ви­сота хвилі на великих озерах досягає 3-4 м, іноді - 5-6 м (оз. Мічіган - 6.9 м, Ладозьке - 5.8 м). Хвилі на озері круті.

Глибина поширення хвиль від вітру на озерах обмежується кількома мет­рами, а на великих озерах досягає 20 м. Так, наприклад, на оз. Байкал хвилі по­ширюються до глибини 8-10 м, а на Женевському озері - до 9 м.

Під дією вітру виникають згінно-нагінні коливання рівнів. На малих озе­рах вони невеликі і займають обмежені площі. На великих озерах (Байкал, Оне-зьке, Аральське, Каспійське) коливання рівнів при згонах і нагонах досягають декількох десятків сантиметрів, а інколи більше метра.

Сеййші

Сеййші- це стоячі хвилі на водоймах. Вони виникають при згонах і наго­нах, різкій зміні атмосферного тиску в окремих частинах озера, при сейсмічних рухах. При сейшах відбуваються коливальні рухи усієї маси води, причому по­верхня водойми набуває похилу, то в один, то в інший бік. Нерухома вісь, від­носно якої коливається водна поверхня, називається вузлом сейші. Залежно від кількості вузлів сейші бувають одновузлові та багат о вузлові.

Амплітуда, період і довжина сейші неоднакова для різних озер і залежить від розмірів озера, його довжини та глибини. В невеликих за площею і довжи­ною, але глибоких озерах, коливання відбуваються швидко, тому і період сейші короткий, а в таких самих озерах, але мілких, період сейші подовжується. Амп­літуда сейшу змінюється від кількох сантиметрів до метра і більше. Так, на Ка­спійському, Аральському морях відомі сейші заввишки до 1 м; на Байкалі - 5-7 см, іноді - 14 см, а період їх - близько 5 годин.

 

Течії в озерах

Основними причинами течій в озерах є вітер; стік річок, що впадають в озеро; нерівномірний розподіл температури і мінералізації води, а також атмо­сферного тиску.

Ст окові т ечії виникають під впливом притоку річкових вод в озеро чи відтоку озерних вод у річку, що витікає з озера. В обох випадках утворюється похил водної поверхні в озері, внаслідок чого і відбувається рух води.

Стокові течії на великих озерах простежуються на різних відстанях від гирла або витоку річок залежно від швидкості їхньої течії і витрат води. Так, за даними Г. Ю. Верещагіна, стокові течії у районі витоку Ангари відзначаються в Байкалі лише за 3 км, а води Селенги формують течії тільки влітку і на відстані 30 км від гирла.

Віт рові т ечії в озерах відзначаються значною несталістю. Це є наслідком мінливості вітрового режиму (напрямку і швидкості вітру), та впливу на течії індивідуальних особливостей самого озера (розмірів озерної улоговини, конфі­гурації берегів, рельєфу дна). Швидкість вітрових течій в озері вимірюється са­нтиметрами чи дециметрами за секунду.Вітер викликає також згінно-нагінні денівеляції рівня: виникаючі переко­си рівня створюють так звані компенсаційні течії, що розвиваються нижче рів­ня шару води, охопленого вітровою течією, і протилежно йому направлені. ве­ликих озерах біля довгих прямолінійних берегів компенсаційна течія має на­прямок уздовж берега, а в малих озерах, бухтах, звуженнях - протилежний на­прямку вітрової течії.

Після припинення вітру на багатьох озерах виникають сейші, що супро­воджуються сейшовими течіями.

Вітер створює також хвильові течії, які збігаються з напрямком поши­рення хвиль.

Якщо напрямок стокових і вітрових течій збігається, то утворюються т имчасові або пост ійні течії, що проходять по всьому озеру (наприклад, в озе­рах Байкал і Балхаш).

Густ ині течії можливі лише у великих озерах із чітко вираженою гори­зонтальною температурною неоднорідністю. В цих умовах виникають горизон­тальні градієнти густини, які є причиною перемішування води, тобто сприяють появі густинної циркуляції. Так, у Ладозькому озері виявлена циклональна цир­куляція, яка охоплює майже усе озеро, за винятком південної мілководної час­тини, де температура на акваторії змінюється мало. Максимальні поверхневі швидкості цієї течії близько 25-30 см/с. З глибиною швидкість зменшується і на глибині 50 м течія практично відсутня.

Перемішування в озерах

Фізичними причинами вертикального перемішування води в озерах є різ­ниця густини води, що викликає конвективне перемішування.

Конвект ивне перемішування спостерігається в озерах із прісною або со­лонуватою водою при порушенні густинної стійкості водних мас, яка виклика­на, наприклад, весняним нагріванням чи осіннім охолодженням поверхневого шару води температури найбільшої густини. Динамічне перемішування виникає під дією вітру (хвилювання, вітрові течії). Вертикальна щільнісна стратифікація в озерах перешкоджає динамічному перемішуванню.

 

5.6.Термічний режим озер

 

Термічний режим - це закономірні коливання температури у водних об'єктах. Температурний режим озерних вод залежить від співвідношення між надходженням і витратою тепла, від розподілу цього тепла в озерній воді, що залежить від географічного положення озера, пори року, динаміки озерних вод та інших причин.

Для більшості озер головними джерелами тепла, які надходять на водну поверхню, є такі: сонячна радіація (0с+), турбулентний теплообмін з атмосфе­рою (0атм+), надходження тепла від донних ґрунтів (6+гр), із річковим стоком (0 річ), із підземними водами (0 під), виділення теплоти при конденсації водяної

пари (0+конд) та при льодоутворенні (0+льод).Теплота витрачається в озерах на випаровування (0-вип), на ефективне ви­промінювання (І), при передачі тепла в атмосферу в процесі турбулентного те­плообміну (0 атм), надходження тепла до ґрунту дна озера (0-гр), на танення льоду (0-льод), виноситься річковими (0-річ) та підземними водами (0-під).

Отже рівняння теплового балансу озера має такий вигляд:

 

(0+с) + (0+річ) + (0+під) + (0+конд ) + (0+льод) + (0+атм) + (0+гр) = І + 0атм + (0 гр) + (0 вип) + (0 льод) + (0 річ) + (0 під) ± А0,

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23 


Похожие статьи

В Г Клименко - Загальна гідрологія

В Г Клименко - Формування v студентів знань і вмінь про хімічний склад та оцінку якості поверхневих вод